JP2012202761A

JP2012202761A - 光干渉断層撮影装置

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Publication number: JP2012202761A
Application number: JP2011066212A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Uozumi; 孝之魚住; Kumiko Nishimura; 久美子西村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】簡単な手順によって短時間に被測定物体の概略の断層画像および局所の詳細な断層画像を選択的にとらえる。
【解決手段】光源２０が出射する光ＳＬを参照光ＲＬ_１と測定光ＭＬとに分離する光束分離部と、測定光ＭＬを被撮影物体ｓｐに導くとともに、被撮影物体ｓｐのＸＹ面内で測定光ＭＬの照射位置を変位させる光学スキャナ５０と、第１対物光学系６１Ｌと、第２対物光学系６１Ｈと、第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈのいずれかを選択する切替制御部と、時間に応じて選択された対物光学系を、測定光ＭＬを被撮影物体ｓｐの表面または内部に合焦させるために光学スキャナ５０と被測定物体ｓｐとの間に配設する対物光学系切替部６０と、戻り光ＢＬと参照光ＲＬ_２との合成光ＣＬを得る光束合成部と、合成光ＣＬに基づいて、被撮影物体ｓｐの断層画像を生成する検出信号取得部とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、光干渉断層撮影装置に関する。

光干渉断層撮影法（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＯＣＴ）を適用して、培養細胞、移植片、生体組織等の被測定物体の細胞の形態を撮像する光画像計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この光画像計測装置は、フルフィールドタイプの光干渉断層撮影装置（ＯＣＴ装置）として機能し、被測定物体の深さ方向における所望の位置で当該深さ方向に対して直交する面において、細胞の形態を撮像するものである。また、この光画像計測装置は、細胞の形態をとらえるための対物レンズのほか、この対物レンズの倍率よりも低い倍率で被測定物体を撮像する撮像装置を備え、この撮像装置が取得した画像を解析して、この画像における細胞の画像の位置を特定する機能を有するものである。

特開２００９−２７６３２７号公報

しかしながら、上記の光画像計測装置は、フルフィールドタイプの光干渉断層撮影装置として機能するものであるため、被測定物体の深さ方向の断面を示す断層画像を得るためには、被測定物体の上面視による多数の断面画像を、信号光と参照光との光路長差を変更して撮像し、これら多数の断面画像に基づいて所望の断層像を生成する処理が必要となる。つまり、この光画像計測装置は、簡単な手順によって短時間に被測定物体の断層画像を得ることができない。また、上記の光画像計測装置が備える撮像装置は、光干渉断層撮影法によらない撮像装置であり、被測定物体の外観を撮影するものである。
よって、特許文献１に記載の光画像計測装置では、簡単な手順によって短時間に被測定物体の断層画像の概略をとらえることができず、また、その概略の断層画像において注目すべき局所的な部位の断層画像をすぐさま詳細にとらえることができない。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、被測定物体の概略の断層画像および局所の詳細な断層画像をとらえることができる、光干渉断層撮影装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様である光干渉断層撮影装置は、光を参照光と測定光とに分離する光束分離部と、前記測定光を被撮影物体側に導くとともに、前記被撮影物体の深さ方向に直交する面内における前記測定光の照射位置を変位させる照射位置変更部と、第１の対物光学系と、前記第１の対物光学系が有する開口数よりも大きな開口数を有する第２の対物光学系と、前記第１の対物光学系および前記第２の対物光学系のいずれかを対物光学系として選択する制御部と、前記測定光を前記被撮影物体に照射可能に、前記制御部により選択された対物光学系を配設する対物光学系切替部と、前記測定光が前記選択された対物光学系を通過して前記被撮影物体に照射されることによって得られる戻り光と前記参照光との干渉光を得る光束合成部と、前記干渉光に基づいて、前記被撮影物体の前記深さ方向の断面を表す断層画像を生成する断層画像生成部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、被測定物体の概略の断層画像および局所の詳細な断層画像をとらえることができる。

本発明の第１実施形態である光干渉断層撮影装置を適用した測定システムの概略の機能構成図である。同実施形態における制御部の機能構成を示すブロック図である。被撮影物体のＸＺ断面を模式的に表す断面図である。光干渉断層撮影装置が撮影して得る被撮影物体の断層画像を模式的に示す図である。同実施形態における、光干渉断層撮影装置による全体処理の手順を示すフローチャートである。同実施形態における、光干渉断層撮影装置による断層画像の取得処理の手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態である光干渉断層撮影装置を適用した測定システムの概略の機能構成図である。同実施形態における制御部の機能構成を示すブロック図である。同実施形態における、光干渉断層撮影装置による全体処理の手順を示すフローチャートである。同実施形態における、光干渉断層撮影装置による断層画像の取得・解析処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１実施形態は、細胞塊であるコロニーの形態とコロニーに含まれる細胞の形態とを、撮影のスケジュールに基づき選択して撮影する光干渉断層撮影装置である。

図１は、第１実施形態である光干渉断層撮影装置を適用した測定システムの概略の機能構成図である。同図に示すように、第１実施形態における測定システムは、光干渉断層撮影装置１と、表示装置２とを含んで構成される。
光干渉断層撮影装置１には、フーリエドメイン方式による光干渉断層撮影法（ＦＤ−ＯＣＴ；ＦｏｕｒｉｅｒＤｏｍａｉｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の一種である、ＳＤ−ＯＣＴ（ＳｐｅｃｔｒａｌＤｏｍａｉｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を適用した。

図１に示すように、光干渉断層撮影装置１は、制御部１０と、光源２０と、光束分離合成部３０と、参照ミラー４０と、光学スキャナ（照射位置変更部）５０と、対物光学系切替部６０と、第１対物光学系（第１の対物光学系）６１Ｌと、第２対物光学系（第２の対物光学系）６１Ｈと、ステージ７０と、分光器８０と、光検出部９０とを備える。また、ステージ７０には、被撮影物体ｓｐが設けられる。
同図では、被撮影物体ｓｐが設けられるステージ７０の面の延長上に、直交座標系であるＸＹＺ座標系の原点が含まれ、且つＺ軸が当該面に直交するように設けられている。ただし、ＸＹＺ座標系の原点は、ステージ７０の面内に設けられてもよい。以下、必要に応じて、このＸＹＺ座標系を用いて説明する。
なお、以下の説明において、第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈのうちいずれかを指す場合に、対物光学系６１と呼ぶ場合がある。

制御部１０は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、制御プログラムを記憶した記憶部とを備え、この記憶部からその制御プログラムを読み出してＣＰＵに実行させることによって以下の各種制御を行う。具体的には、制御部１０は、制御プログラムを実行することにより、撮影のスケジュールを管理して、光源２０と光学スキャナ５０と対物光学系切替部６０とを制御する。また、制御部１０は、光検出部９０から供給される検出信号を取り込み、この検出信号を断層画像に変換してこの断層画像を記憶する。また、制御部１０は、記憶した断層画像を読み出して表示信号に変換し、この表示信号を表示装置２に供給する。

光源２０は、光ＳＬを出射する。光ＳＬは、低コヒーレンス光の光束である。光源２０は、例えば、ＳＬＤ（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ）やハロゲンランプにより実現される。光干渉断層撮影法において、光ＳＬの中心波長が短く且つスペクトル幅が広いほど、被撮影物体ｓｐの深さ方向の分解能は高くなる。よって、光源２０の種類および性能は、中心波長とスペクトル幅とに基づいて決まる被撮影物体ｓｐの深さ方向の分解能を考慮して決められることが多い。本実施形態では、光源２０は、中心波長が８００ｎｍであり、スペクトル幅が１００ｎｍである光ＳＬを出射する。この場合、被撮影物体ｓｐの深さ方向の分解能は、約２．８μｍである。
光源２０は、制御部１０から供給される光源制御信号を受ける。光源２０は、その光源制御信号が出射開始信号である場合は光ＳＬの出射を開始し、光源制御信号が出射停止信号である場合は光ＳＬの出射を停止する。

光束分離合成部３０は、入射される一系統の光束を二系統の光束に光学的に分離して出射する光束分離部としての機能と、入射される二系統の光束を一系統の光束に光学的に合成（合波）して出射する光束合成部としての機能とを有する。具体的には、光束分離合成部３０は、光源２０が出射した光ＳＬを入射させ、この入射された光束の一部を参照光ＲＬ_１として出射し、前記の入射された光束の他の一部を測定光ＭＬとして出射する。また、光束分離合成部３０は、参照ミラー４０からの反射光である参照光ＲＬ_２を入射させ、また、光学スキャナ５０から到来する戻り光ＢＬを入射させ、参照項ＲＬと戻り光ＢＬとを合成し、この合成された光束を合成光（干渉光）ＣＬとして出射する。

光束分離合成部３０は、例えばビームスプリッタにより実現される。光束分離合成部３０は、二つの直角プリズムを貼り合わせて形成したキューブビームスプリッタを適用した例である。二つの直角プリズムの接合面ｃｓには、例えば誘電体多層膜がコーティングされている。このキューブビームスプリッタ型の光束分離合成部３０は、接合面ｃｓに直交していない面である第１の面から入射した光ＳＬの一部を、接合面ｃｓを透過させて第１の面と対向する第２の面から参照光ＲＬ₁として導光する。また、光束分離合成部３０は、第１の面から入射した光ＳＬの他の一部を、接合面ｃｓで反射させて幾何光学における入射面と直交する第３の面から測定光ＭＬとして導光する。また、光束分離合成部３０は、第２の面から入射した参照光ＲＬ_２の一部を、接合面ｃｓで反射させ、また、第３の面から入射した戻り光ＢＬの一部を、接合面ｃｓを透過させ、これら接合面ｃｓで反射した参照光ＲＬ_２と接合面ｃｓを透過した戻り光ＢＬとを合成した光束を、第３の面と対向する第４の面から合成光ＣＬとして出射する。

参照ミラー４０は、光束分離合成部３０から導かれた参照光ＲＬ_１を反射し、反射光である参照光ＲＬ_２を光束分離合成部３０へ入射させる。

光学スキャナ５０は、光束分離合成部３０から導かれた測定光ＭＬをＸ方向またはＹ方向に走査させることで、被撮影物体ｓｐの撮影面上をスキャンする。さらに、戻り光ＢＬも同様に走査させることでデスキャンを行う。また、光学スキャナ５０は、制御部１０から供給される走査制御信号を受け、この走査制御信号にしたがって対物光学系６１による測定光ＭＬの被撮影物体ｓｐへの照射位置をＸＹ面内で所定の方向に変位させる。つまり、光学スキャナ５０はＸＹ面での二次元スキャナであり、例えば、ガルバノスキャナ等によって実現される。

対物光学系切替部６０は、制御部１０から供給される選択信号に応じて、第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈのうちいずれかを、測定光ＭＬを受光可能な位置に設置する。具体的には、対物光学系切替部６０は、制御部１０から供給される選択信号を受け、この選択信号が第１対物光学系６１Ｌを選択することを示す第１対物光学系選択信号である場合は、第１対物光学系６１Ｌを、測定光ＭＬを受光可能な位置に設置し、選択信号が第２対物光学系６１Ｈを選択することを示す第２対物光学系選択信号である場合は、第２対物光学系６１Ｈを、測定光ＭＬを受光可能な位置に設置する。

第１の具体例として、図１において、対物光学系切替部６０は、Ｚ軸に略平行（平行を含む）な軸ｊに対し垂直方向にそれぞれ等距離だけ離間した第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈを、各光軸をＺ軸に略平行（平行を含む）にして、軸ｊを中心に回転可能に設ける。そして、対物光学系切替部６０は、制御部１０から供給される選択信号に応じて軸ｊを中心に所定角度回動することにより、第１対物光学系６１Ｌと第２対物光学系６１Ｈとを切替える。

また、第２の具体例として、図１において、対物光学系切替部６０は、ＸＺ面に平行な面に第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈの各光軸が含まれるように、第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈを支持する。そして、対物光学系切替部６０は、制御部１０から供給される選択信号に応じてＸ軸方向に移動（例えばスライド）することにより、第１対物光学系６１Ｌと第２対物光学系６１Ｈとを切替える。

対物光学系６１は、測定光ＭＬを集光して被撮影物体ｓｐの表面または内部に合焦させる。例えば、制御部１０は、オートフォーカス機能により対物光学系６１の合焦位置を設定する。または、オペレータは、表示装置２に表示される断層画像を観察しながら、図示しない操作部の操作によって対物光学系６１の合焦位置をＺ軸方向に移動させる。
また、対物光学系６１は、測定光ＭＬを照明して得られる被撮影物体ｓｐの表面または内部の位置からの光（反射光および散乱光等）を集光して戻り光ＢＬとして出射する。第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈの光学的仕様については後述する。

ステージ７０は、被撮影物体ｓｐを載置する載置台である。ステージ７０は、下方から照射される測定光ＭＬが被撮影物体ｓｐに到達するために、穴が設けられたり、光透過性を有する部材で形成されたりする。
分光器８０は、光束分離合成部３０で合成された合成光ＣＬを分光して光検出部９０に供給する。分光器８０は、例えば回折格子により実現される。
光検出部９０は、分光した合成光ＣＬを受光して得た検出信号を制御部１０に供給する。光検出部９０は、例えば二次元光センサである。

表示装置２は、光干渉断層撮影装置１の制御部１０から供給される表示信号を取り込み、この表示信号により断層画像を表示する。表示装置２は、例えば液晶表示装置によって実現される。
なお、表示装置２は、光干渉断層撮影装置１に含まれてもよい。

図１の説明のとおり、光干渉断層撮影装置１は、マイケルソン干渉計の原理により実現されるものである。

図２は、制御部１０の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御部１０は、スケジュール管理部１１と、光源制御部１２と、走査制御部１３と、検出信号取得部１４と、画像記憶部１５と、切替制御部１６と、画像供給部１７とを備える。

スケジュール管理部１１は、断層画像を取得するタイミングと対物光学系６１を切替えるタイミングとを規定した撮影スケジュールデータをあらかじめ記憶し、この記憶した撮影スケジュールデータにしたがって断層画像を取得するタイミングと対物光学系６１を切替えるタイミングとを管理する。撮影スケジュールデータは、例えば、最初の１週間は第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影し、次の１週間は第２対物光学系６１Ｈを用いて撮影することを規定したデータである。スケジュール管理部１１は、具体的には、記憶した撮影スケジュールデータと時計（図示省略）が計時する現在時刻とに基づいて、断層画像を取得するタイミングと対物光学系６１を切替えるタイミングとを検出する。現在時刻は、例えば年月日時分秒を表す時刻情報である。タイミングは、現時点での時刻であってもよいし、基準時点（例えば、測定開始時刻）からの経過時間であってもよい。

スケジュール管理部１１は、断層画像を取得するタイミングを走査制御部１３および光源制御部１２に供給して制御する。また、スケジュール管理部１１は、対物光学系６１を切替えるタイミングを切替制御部１６に供給して制御する。
スケジュール管理部１１が記憶する撮影スケジュールデータは、外部から、書き込み、読み出し、削除、およびデータ更新等の変更が可能である。

光源制御部１２は、光源制御信号を光源２０に供給する。光源制御信号は、例えば、光源２０に光ＳＬの出射を開始させるための出射開始信号と、光源２０に光ＳＬの出射を停止させるための出射停止信号とのいずれかである。

走査制御部１３は、光学スキャナ５０による測定光ＭＬのＸＹ面における走査を行うための走査制御信号を光学スキャナ５０に供給する。走査制御信号は、例えば、光学スキャナ５０を、Ｘ軸に平行な軸を中心として回転させる角度の情報と、Ｙ軸に平行な軸を中心として回転させる角度の情報とを含む。この場合、例えば、光学スキャナ５０が対物光学系６１に導光する測定光ＭＬの光軸とＺ軸とが平行となる光学スキャナ５０の角度を０（ゼロ）度（基準角度）とする。

切替制御部１６は、スケジュール管理部１１の制御にしたがって選択信号を対物光学系切替部６０に供給する。選択信号は、例えば、第１対物光学系６１Ｌを受光可能に設置させるための第１対物光学系選択信号と、第２対物光学系６１Ｈを受光可能に設置させるための第２対物光学系選択信号とのいずれかである。

検出信号取得部１４は、光検出部９０から供給される検出信号を取り込み、この検出信号をフーリエ変換して断層画像を生成し、この断層画像を画像記憶部１５に記憶させる。
なお、分光器８０と光検出部９０と検出信号取得部１４とは、断層画像生成部である。

画像記憶部１５は、検出信号取得部１４から供給される断層画像を記憶する。画像記憶部１５は、例えば半導体記憶装置（メモリ）や磁気ハードディスク装置により実現される。

画像供給部１７は、画像記憶部１５に記憶された断層画像を読み込んで表示信号に変換し、この表示信号を表示装置２に供給する。

図３は、被撮影物体ｓｐのＸＺ断面を模式的に表す断面図である。なお、図を理解し易くするため、同図における縮尺および形状は実際のものと異なる。同図に表すように、被撮影物体ｓｐは、光透過性を有する培養皿１０１に納められた試料である。また、試料の容器は、培養皿１０１に限らず、スライドガラス等の容器を用いてもよい。培養皿１０１には、Ｚ軸方向に２〜３ｍｍの厚みを有する培地１０２が設けられ、培地１０２の内部には、培養された細胞（図示省略）により形成されるコロニーが点在している。細胞は、例えば幹細胞等である。また、培地１０２は、例えば液体培地である。

通常、幹細胞の培養は、培養皿１０１の底面１０１ａに幹細胞を付着させた状態から開始する。その後、時間経過にともない、幹細胞は増殖してコロニーを形成する。そして、コロニーは、底面１０１ａに付着した状態で、ＸＹ面に沿う方向およびＺ軸方向に成長する。同図において、コロニー１０３は、底面１０１ａに付着した状態の付着細胞塊である。例えば、観察時の付着細胞塊であるコロニー１０３のＺ軸方向の大きさは、１００μｍ〜５００μｍ程度であり、コロニー１０３に含まれる幹細胞の大きさは、１０μｍ程度またはそれ以下である。また、培地１０２中のコロニーは、その成長過程において底面１０１ａから剥離する場合がある。同図において、コロニー１０４は、底面１０１ａから剥離して培地１０２に浮いた状態の浮遊細胞塊である。浮遊細胞塊となったコロニー１０４は、培養細胞の有用性を失うこともある。

光干渉断層撮影装置１は、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影する場合、測定光ＭＬをＸＹ面において一次元的に走査させることにより、被撮影物体ｓｐの付着細胞塊および浮遊細胞塊を識別可能に撮影することができるものである。また、光干渉断層撮影装置１は、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影する場合、コロニー全体をとらえ、その内部の幹細胞を計数可能に撮影することができる。また、光干渉断層撮影装置１は、第２対物光学系６１Ｈを用いて撮影する場合、単一の幹細胞をとらえ、その形態を詳細に撮影することができるものである。

対物光学系６１の焦点深度（ＤｅｐｔｈＯｆＦｉｅｌｄ；ＤＯＦ）およびＸ軸方向分解能（Ｙ軸方向分解能も同様）は、測定光ＭＬの波長と開口数（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ；ＮＡ）によって決まる。具体的には、焦点深度は、波長に比例し、開口数の２乗に反比例する。また、Ｘ軸方向分解能およびＹ軸方向分解能は、波長に比例し開口数に反比例する。
測定光ＭＬの波長が８００ｎｍである場合の、第１対物光学系６１Ｌおよび第２対物光学系６１Ｈの光学的な仕様を下記の表１に示す。

図４（ａ），（ｂ）は、光干渉断層撮影装置１が撮影して得る被撮影物体ｓｐの断層画像を模式的に示す図である。なお、図を理解し易くするため、同図（ａ），（ｂ）における縮尺および形状は実際のものと異なる。同図（ａ）は、光干渉断層撮影装置１が、第１対物光学系６１Ｌを用いてコロニー１０３の全体を撮影して得たコロニー１０３の三次元像の断層（ＸＺ断面）である。同図（ａ）に示すように、培養皿１０１の底面１０１ａに付着したコロニー１０３のＺ軸方向の大きさの最大値は約４００μｍ（約１００μｍ〜約５００μｍの範囲内）であり、第１対物光学系６１Ｌが有する焦点深度（約５００μｍ以下）の範囲内にある。また、コロニー１０３に含まれる幹細胞１０５のＸＹＺ軸各方向の大きさは約１０μｍであり、第１対物光学系６１Ｌが有する分解能（約１２μｍ）と同等である。

つまり、第１対物光学系６１Ｌの焦点深度が約５００μｍ以下であるため、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影する光干渉断層撮影装置１は、Ｚ軸方向に走査させることなく、Ｚ軸方向に約１００μｍ〜約５００μｍ程度の大きさを有する通常のコロニーの全体像をとらえることができる。また、第１対物光学系６１ＬのＸ軸方向分解能およびＹ軸方向分解能が約１２μｍであるため、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影する光干渉断層撮影装置１は、幹細胞１０５の判別が可能である。
よって、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影する光干渉断層撮影装置１は、コロニー全体の形態と、コロニー内部の幹細胞の形態とをＺ軸方向に走査させることなく取得することができる。

図４（ｂ）は、光干渉断層撮影装置１が、第２対物光学系６１Ｈを用いて幹細胞１０５を撮影して得た幹細胞１０５の三次元像の断層（ＸＺ断面）である。同図（ｂ）に示すように、幹細胞１０５のＸＹＺ軸各方向の大きさは約１０μｍであり、第２対物光学系６１Ｈが有する焦点深度（約１３μｍ以下）の範囲内にあり、また、第２対物光学系６１Ｈが有する分解能（約２μｍ）の約５倍である。

つまり、第２対物光学系６１Ｈの焦点深度が約１３μｍ以下であるため、第２対物光学系６１Ｈを用いて撮影する光干渉断層撮影装置１は、Ｚ軸方向に走査させることなく、Ｚ軸方向に約１０μｍの大きさを有する幹細胞の全体像をとらえることができる。また、第２対物光学系６１ＨのＸ軸方向分解能およびＹ軸方向分解能が約２μｍであるため、第２対物光学系６１Ｈを用いて撮影する光干渉断層撮影装置１は、ＸＹＺ軸各方向に走査させることなく幹細胞１０５の形態を詳細にとらえることができる。
よって、第２対物光学系６１Ｈを用いて撮影する光干渉断層撮影装置１は、幹細胞全体の大きさ、幹細胞内部の形態等を取得することができる。また、光干渉断層撮影装置１が第２対物光学系６１Ｈを用いて複数の幹細胞それぞれを撮影することにより、コロニー１０３内部の幹細胞間の距離を取得することができる。

次に、光干渉断層撮影装置１の動作について、全体処理と断層画像の取得処理とに分けて説明する。
まず、光干渉断層撮影装置１の全体処理について説明する。この全体処理は、光干渉断層撮影装置１が、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影した後、第２対物光学系６１Ｈに切替えて撮影する例である。
図５は、光干渉断層撮影装置１による全体処理の手順を示すフローチャートである。制御部１０のＣＰＵが記憶部から制御プログラムを読み出して実行を開始すると、同図のフローチャートの処理が実行される。ただし、同図には図示していないが、初期化の段階で、切替制御部１６は、第１対物光学系選択信号を対物光学系切替部６０に供給し、その第１対物光学系選択信号を取り込んだ対物光学系切替部６０に、第１対物光学系６１Ｌを、測定光ＭＬを受光可能に設置させておく。

まず、ステップＳ１０１において、スケジュール管理部１１は、時刻と撮影スケジュールデータとに基づいて、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになったか否かを判定する。制御部１０は、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになった場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０２の処理に移し、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになっていない場合（Ｓ１０１：ＮＯ）は、ステップＳ１０１の処理を続行する。

ステップＳ１０２において、光干渉断層撮影装置１は、断層画像の取得処理を実行する。この断層画像の取得処理については後述する。

次に、ステップＳ１０３において、スケジュール管理部１１は、時刻と撮影スケジュールデータとに基づいて、現在時刻が対物光学系６１を切替えるタイミングになったか否かを判定する。制御部１０は、現在時刻が対物光学系６１を切替えるタイミングになった場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０４の処理に移し、現在時刻が対物光学系６１を切替えるタイミングになっていない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）は、ステップＳ１０１の処理に戻す。

ステップＳ１０４において、切替制御部１６は、第２対物光学系選択信号を対物光学系切替部６０に供給する。
切替制御部１６から供給される第２対物光学系選択信号を受けた対物光学系切替部６０は、第２対物光学系６１Ｈを、例えば前述した第１または第２の具体例によって、測定光ＭＬを受光可能に設置する。

ステップＳ１０５において、スケジュール管理部１１は、時刻と撮影スケジュールデータとに基づいて、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになったか否かを判定する。制御部１０は、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになった場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）は、ステップＳ１０６の処理に移し、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになっていない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）は、ステップＳ１０５の処理を続行する。

ステップＳ１０６において、光干渉断層撮影装置１は、断層画像の取得処理を実行する。

次に、ステップＳ１０７において、スケジュール管理部１１は、時刻と撮影スケジュールデータとに基づいて、現在時刻が全体処理を終了させるタイミングになったか否かを判定する。制御部１０は、現在時刻が全体処理を終了させるタイミングになった場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）は、本フローチャートの処理を終了させ、現在時刻が全体処理を終了させるタイミングになっていない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）は、ステップＳ１０５の処理に戻す。

次に、光干渉断層撮影装置１の断層画像の取得処理について説明する。この断層画像の取得処理は、図５におけるステップＳ１０２およびステップＳ１０６において光干渉断層撮影装置１によって実行される処理である。
図６は、光干渉断層撮影装置１による断層画像の取得処理の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、走査制御部１３は、光学スキャナ５０を初期設定するための走査制御信号を光学スキャナ５０に供給する。初期設定とは、ＸＹ面における走査の開始位置に対応する角度を設定することである。
光学スキャナ５０は、走査制御部１３から供給される走査制御信号を受けて初期設定を行う。

次に、ステップＳ２０２において、光源制御部１２は、出射開始信号を光源２０に供給する。
そして、光源２０は、光源制御部１２から供給される出射開始信号を受けて光ＳＬの出射を開始する。

次に、ステップＳ２０３において、検出信号取得部１４は、光検出部９０から供給される検出信号を取り込み、この検出信号をフーリエ変換して断層画像を生成し、この断層画像を画像記憶部１５に記憶させる。

次に、ステップＳ２０４において、走査制御部１３の制御による光学スキャナ５０の測定光ＭＬのＸＹ面における走査が完了した場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）はステップＳ２０５の処理に移り、走査が完了していない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）はステップＳ２０６の処理に移る。

ステップＳ２０５において、光源制御部１２は、出射停止信号を光源２０に供給する。
そして、光源２０は、光源制御部１２から供給される出射停止信号を受けて光ＳＬの出射を停止する。
そして、本フローチャートの処理を終了する。

一方、ステップＳ２０６において、走査制御部１３は、光学スキャナ５０による測定光ＭＬのＸＹ面における走査を行うための角度の情報を含めた走査制御信号を光学スキャナ５０に供給する。
光学スキャナ５０は、走査制御部１３から供給される走査制御信号を受け、この走査制御信号にしたがって対物光学系６１による測定光ＭＬの被撮影物体ｓｐへの照射位置をＸＹ面内で所定の方向に移動させる。
次に、ステップＳ２０３の処理に戻る。

幹細胞の培養においては、コロニーを侵襲せず内部の幹細胞の数量を把握する必要がある。しかしながら、一般的な光学顕微鏡を用いた場合、幹細胞の数量を計測するためには、コロニーを解体する必要がある。また、細胞核を染色してコンフォーカル顕微鏡で計数する方法が知られているが、この方法では染色によって幹細胞が蛍光色素で染まってしまう。
本発明の第１実施形態である光干渉断層撮影装置１を適用した測定システムによれば、光干渉断層撮影装置１は、前記の表１に示す光学的な仕様の第１対物光学系６１Ｌを用いて被撮影物体ｓｐを撮影することにより、Ｚ軸方向に走査させることなく、所望のコロニー全体の断層画像を得ることができる。また、コロニー内部の幹細胞の三次元位置を特定することができる。そして、表示装置２は、光干渉断層撮影装置１が取得した所望のコロニー全体の断層画像を表示することができる。

また、細胞が凝集して細胞塊を形成すると、細胞塊内部の細胞がどのような状態になっているのか、一般的な透過顕微鏡では観察することができない。コロニーに含まれる幹細胞は、単一種であることが求められるが、位相差顕微鏡では、複数種類の細胞が積層した場合、コロニーが単一種の細胞であるか否かを判定することは困難である。また幹細胞が分化した状態を観察する場合、全ての幹細胞が分化しているのか、一部分が分化しているのかについて識別することが困難である。
光干渉断層撮影装置１は、前記の表１に示す光学的な仕様の第２対物光学系６１Ｈを用いて被撮影物体ｓｐを撮影することにより、Ｚ軸方向に走査させることなく、コロニー内部の所望の幹細胞単体の詳細な断層画像を得ることができる。そして、表示装置２は、光干渉断層撮影装置１が取得した所望の幹細胞単体の詳細な断層画像を表示することができる。

また、光干渉断層撮影装置１は、撮影スケジュールデータに基づいて、第１対物光学系６１Ｌと第２対物光学系６１Ｈとを切替えて被撮影物体ｓｐを撮影する。このように構成したことにより、光干渉断層撮影装置１は、時間の経過にともなって変化するコロニー全体およびコロニー内部の幹細胞の様子を表す断層画像を、例えば細胞培養の実験スケジュールに合わせて取得することができる。

また、光干渉断層撮影装置１は、光学スキャナ５０を備え、ＸＹ面内で測定光ＭＬの照射位置を変位させる走査を行う。これにより、光干渉断層撮影装置１は、簡単な手順によって短時間に被測定物体ｓｐの断層画像を取得することができる。
したがって、光干渉断層撮影装置１によれば、簡単な手順によって短時間に被測定物体ｓｐの概略の断層画像および局所の詳細な断層画像を選択的にとらえることができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２実施形態は、細胞塊であるコロニーの形態とコロニーに含まれる細胞の形態との撮影を、画像解析処理の画像解析結果に応じて切替える光干渉断層撮影装置である。

図７は、第２実施形態である光干渉断層撮影装置を適用した測定システムの概略の機能構成図である。本実施形態では、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
同図に示すように、第２実施形態における測定システムは、光干渉断層撮影装置１ａと、表示装置２とを含んで構成される。
光干渉断層撮影装置１ａは、第１実施形態である光干渉断層撮影装置１の制御部１０を制御部１０ａに変更したものである。

制御部１０ａは、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、制御プログラムを記憶した記憶部とを備え、この記憶部からその制御プログラムを読み出してＣＰＵに実行させることによって以下の各種制御を行う。具体的には、制御部１０ａは、制御プログラムを実行することにより、撮影のスケジュールを管理して、光源２０と光学スキャナ５０とを制御する。また、制御部１０ａは、光検出部９０から供給される検出信号を取り込み、この検出信号を断層画像に変換してこの断層画像を記憶する。また、制御部１０ａは、記憶した断層画像を読み出して画像解析処理を行い、この画像解析結果に応じて対物光学系切替部６０を制御する。また、制御部１０ａは、記憶した断層画像を読み出して表示信号に変換し、この表示信号を表示装置２に供給する。

図８は、制御部１０ａの機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御部１０ａは、第１実施形態における制御部１０に対し、新たに画像解析部１８を追加し、また、走査制御部１３を走査制御部１３ａに、切替制御部１６を切替制御部１６ａに変更した構成を有する。

画像解析部１８は、画像記憶部１５に記憶された断層画像を読み込んで画像解析処理を行い、この画像解析結果に基づいて走査制御部１３ａおよび切替制御部１６ａを制御する。画像解析部１８が実行する画像解析処理の詳細については後述する。

走査制御部１３ａは、画像解析部１８の制御にしたがって、光学スキャナ５０による測定光ＭＬのＸＹ面における走査を行うための走査制御信号を光学スキャナ５０に供給する。走査制御信号は、例えば、光学スキャナ５０を、Ｘ軸に平行な軸を中心として回転させる角度の情報と、Ｙ軸に平行な軸を中心として回転させる角度の情報とを含む。この場合、例えば、光学スキャナ５０が対物光学系６１に導光する測定光ＭＬの光軸とＺ軸とが平行となる光学スキャナ５０の角度を０（ゼロ）度（基準角度）とする。

切替制御部１６ａは、画像解析部１８の制御にしたがって選択信号を対物光学系切替部６０に供給する。選択信号は、例えば、第１対物光学系６１Ｌを受光可能に設置させるための第１対物光学系選択信号と、第２対物光学系６１Ｈを受光可能に設置させるための第２対物光学系選択信号とのいずれかである。

次に、光干渉断層撮影装置１ａの動作について、全体処理と断層画像の取得・解析処理とに分けて説明する。
まず、光干渉断層撮影装置１ａの全体処理について説明する。この全体処理は、光干渉断層撮影装置１ａが、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影した後、第２対物光学系６１Ｈに切替えて撮影する例である。
図９は、光干渉断層撮影装置１ａによる全体処理の手順を示すフローチャートである。制御部１０ａのＣＰＵが記憶部から制御プログラムを読み出して実行を開始すると、同図のフローチャートの処理が実行される。ただし、同図には図示していないが、初期化の段階で、切替制御部１６ａは、第１対物光学系選択信号を対物光学系切替部６０に供給し、その第１対物光学系選択信号を取り込んだ対物光学系切替部６０に、第１対物光学系６１Ｌを、測定光ＭＬを受光可能に設置させておく。

まず、ステップＳ３０１において、スケジュール管理部１１は、時刻と撮影スケジュールデータとに基づいて、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになったか否かを判定する。現在時刻が断層画像を取得するタイミングになった場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）は、制御部１０ａは、ステップＳ３０２の処理に移し、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになっていない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）は、ステップＳ３０１の処理を続行する。

ステップＳ３０２において、光干渉断層撮影装置１ａは、断層画像の取得・解析処理を実行する。この断層画像の取得・解析処理については後述する。

次に、ステップＳ３０３において、画像解析部１８は、画像解析結果に基づいて、対物光学系６１を切替えるか否かを判定する。制御部１０ａは、対物光学系６１を切替える場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）は、ステップＳ３０４の処理に移し、対物光学系６１を切替えない場合（Ｓ３０３：ＮＯ）は、ステップＳ３０１の処理に戻す。

ステップＳ３０４において、切替制御部１６ａは、第２対物光学系選択信号を対物光学系切替部６０に供給する。
切替制御部１６ａから供給される第２対物光学系選択信号を受けた対物光学系切替部６０は、第２対物光学系６１Ｈを、例えば前述した第１または第２の具体例によって、測定光ＭＬを受光可能に設置する。
また、切替制御部１６ａから供給される第２対物光学系選択信号にＺ座標の情報が付加されている場合は、対物光学系切替部６０は、第２対物光学系６１Ｈを設置し、Ｚ座標の情報に基づいて合焦位置を設定する。

ステップＳ３０５において、スケジュール管理部１１は、時刻と撮影スケジュールデータとに基づいて、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになったか否かを判定する。制御部１０ａは、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになった場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）は、ステップＳ３０６の処理に移し、現在時刻が断層画像を取得するタイミングになっていない場合（Ｓ３０５：ＮＯ）は、ステップＳ３０５の処理を続行する。

ステップＳ３０６において、光干渉断層撮影装置１ａは、断層画像の取得・解析処理を実行する。

次に、ステップＳ３０７において、スケジュール管理部１１は、時計の現在時刻と撮影スケジュールデータとに基づいて、現在時刻が全体処理を終了させるタイミングになったか否かを判定する。制御部１０ａは、現在時刻が全体処理を終了させるタイミングになった場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）は、本フローチャートの処理を終了させ、現在時刻が全体処理を終了させるタイミングになっていない場合（Ｓ３０７：ＮＯ）は、ステップＳ３０５の処理に戻す。

次に、光干渉断層撮影装置１ａの断層画像の取得・解析処理について説明する。この断層画像の取得・解析処理は、図９におけるステップＳ３０２およびステップＳ３０６において光干渉断層撮影装置１ａによって実行される処理である。
図１０は、光干渉断層撮影装置１ａによる断層画像の取得・解析処理の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ４０１において、走査制御部１３ａは、光学スキャナ５０を初期設定するための走査制御信号を光学スキャナ５０に供給する。初期設定とは、ＸＹ面における走査の開始位置に対応する角度を設定することである。ただし、走査制御部１３ａは、切替制御部１６ａからＸＹ座標の情報が供給されている場合、このＸＹ座標の情報に基づいて初期設定のための走査制御信号を生成して光学スキャナ５０に供給する。
光学スキャナ５０は、走査制御部１３ａから供給される走査制御信号を受けて初期設定を行う。

次に、ステップＳ４０２において、光源制御部１２は、出射開始信号を光源２０に供給する。
そして、光源２０は、光源制御部１２から供給される出射開始信号を受けて光ＳＬの出射を開始する。

次に、ステップＳ４０３において、検出信号取得部１４は、光検出部９０から供給される検出信号を取り込み、この検出信号をフーリエ変換して断層画像を生成し、この断層画像を画像記憶部１５に記憶させる。

次に、ステップＳ４０４において、走査制御部１３ａの制御による光学スキャナ５０の測定光ＭＬのＸＹ面における走査が完了した場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）はステップＳ４０５の処理に移り、走査が完了していない場合（Ｓ４０４：ＮＯ）はステップＳ４０６の処理に移る。

ステップＳ４０５において、光源制御部１２は、出射停止信号を光源２０に供給する。
そして、光源２０は、光源制御部１２から供給される出射停止信号を受けて光ＳＬの出射を停止する。

一方、ステップＳ４０６において、走査制御部１３ａは、光学スキャナ５０による測定光ＭＬのＸＹ面における走査を行うための角度の情報を含めた走査制御信号を光学スキャナ５０に供給する。
光学スキャナ５０は、走査制御部１３ａから供給される走査制御信号を受け、この走査制御信号にしたがって対物光学系６１による測定光ＭＬの被撮影物体ｓｐへの照射位置をＸＹ面内で所定の方向に移動させる。
次に、ステップＳ４０３の処理に戻る。

ステップＳ４０５の処理に続くステップＳ４０７において、画像解析部１８は、画像記憶部１５に記憶された断層画像を読み込んで画像解析処理を行う。
そして、本フローチャートの処理を終了する。

次に、光干渉断層撮影装置１ａがステップＳ３０２として実行する断層画像の取得・解析処理におけるステップＳ４０７において、画像解析部１８が実行する画像解析処理（第１の画像解析処理）と、この画像解析結果の判定方法と、光干渉断層撮影装置１ａがステップＳ３０６として実行する断層画像の取得・解析処理におけるステップＳ４０７において、画像解析部１８が実行する画像解析処理（第２の画像解析処理）とについて説明する。
第１の画像解析処理は、光干渉断層撮影装置１ａが第１対物光学系６１Ｌを用いて被撮影物体ｓｐを撮影して得た断層画像を解析する処理であり、第２の画像解析処理は、光干渉断層撮影装置１ａが第２対物光学系６１Ｈを用いて被撮影物体ｓｐを撮影して得た断層画像を解析する処理である。

＜第１の処理の例＞
画像解析部１８は、第１の画像解析処理として、断層画像に写るコロニー全体の断層像から、このコロニーに含まれる幹細胞の数量を計測する。
具体的には、画像解析部１８は、例えば、断層画像に対して輪郭検出フィルタ処理を行ってコロニーの輪郭およびこのコロニーに含まれる幹細胞の輪郭を検出し、公知のテンプレートマッチング処理によってコロニー内部の幹細胞の数量を計測する。輪郭検出フィルタ処理としては、例えば、空間一次微分を計算するＳｏｂｅｌフィルタを用いたフィルタ処理を適用する。
または、画像解析部１８は、例えば、断層画像から特徴量を抽出して、この特徴量に基づいてコロニーと幹細胞とを検出し、コロニー内部の幹細胞の数量を計測してもよい。その際、必ずしも各細胞の全体像を把握する必要はなく、例えば、細胞内の細胞核の数量を計測することで細胞の数量を計測してもよい。特徴量としては、例えば、ＳＩＦＴ（ＳｃａｌｅＩｎｖａｒｉａｎｔＦｅａｔｕｒｅＴｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴量を適用することができる。

次に、画像解析部１８は、計測した幹細胞の数量と所定の閾値とを比較し、幹細胞の数量がその閾値を超えると判定した場合に、切替制御部１６ａを制御する。所定の閾値は、例えば、正常な培養過程を経て成長したコロニーに含まれる幹細胞の数量を、培養期間に対応付けてあらかじめ求めておくことにより得られる。
または、画像解析部１８は、一定領域における幹細胞の密度を計算し、この密度が所定の閾値を超えると判定した場合に、切替制御部１６ａを制御してもよい。

また、画像解析部１８は、第１の処理における第２の画像解析処理として、断層画像に写る幹細胞の断層像を画像解析してこの幹細胞の異常の有無、成長度合い等を判定してもよい。

＜第２の処理の例＞
画像解析部１８は、第１の画像解析処理として、断層画像に写るコロニー全体の断層像から、このコロニーに含まれる幹細胞において隣り合う幹細胞間の距離を計測する。
具体的には、画像解析部１８は、例えば、断層画像に対して輪郭検出フィルタ処理等を行ってコロニーの輪郭およびこのコロニーに含まれる幹細胞の輪郭を検出する。
次に、画像解析部１８は、所定の領域（例えば任意の矩形領域）に含まれる幹細胞において、隣り合う幹細胞間の距離の平均値を計算する。なお、画像解析部１８は、細胞に含まれる細胞核間の距離の平均値を計算してもよい。そして、計算した平均値と所定の閾値とを比較し、平均値がこの閾値以下となると判定した場合に、切替制御部１６ａを制御する。所定の閾値は、例えば、正常な培養過程を経て成長したコロニーに含まれる幹細胞の細胞間の距離を、培養期間に対応付けてあらかじめ求めておくことにより得られる。

また、画像解析部１８は、第２の処理における第２の画像解析処理として、断層画像に写る幹細胞の断層像を画像解析してこの幹細胞の異常の有無、成長度合い等を判定してもよい。

＜第３の処理の例＞
画像解析部１８は、第１の画像解析処理として、断層画像に写るコロニー全体の断層像から、干渉光の強度の密度分布を計測する。

次に、画像解析部１８は、計測した密度分布と所定の基準レベルとを比較し、密度分布においてこの基準レベルを超える領域があると判定した場合に、この基準レベルを超える領域の三次元位置の情報を取得する。この三次元位置は、例えば領域の略中心（中心を含む）の位置である。三次元位置の情報は、例えばＸＹＺ座標により表される。次に、画像解析部１８は、その三次元位置の情報のうちＸＹ座標の情報を用いて走査制御部１３ａを制御するとともに、Ｚ座標の情報を用いて切替制御部１６ａを制御する。所定の基準レベルは、異常化した幹細胞、例えば癌化した幹細胞がコロニーに含まれる場合の光の強度の密度分布をあらかじめ実験によって得ておくことにより求められる。

また、画像解析部１８は、第３の処理における第２の画像解析処理として、断層画像に写る、当該基準レベルを超える領域に該当する幹細胞の断層像を画像解析してこの幹細胞の状態を判定してもよい。

本発明の第２実施形態である光干渉断層撮影装置１ａは、第１対物光学系６１Ｌを適用して撮影することにより得た被撮影物体ｓｐの断層画像を画像解析処理することによって、コロニー全体の様子をとらえることができる。そして、光干渉断層撮影装置１ａは、そのコロニー全体の様子に応じて、第１対物光学系６１Ｌよりも高精細な像を捕らえることができる第２対物光学系６１Ｈに切替えて幹細胞単体の様子を詳細にとらえることができる。

このように構成したことにより、本実施形態である光干渉断層撮影装置１ａを適用した測定システムによれば、例えば、コロニー内部に癌化した幹細胞が存在するか否か、ｉＰＳ細胞やＥＳ細胞コロニーの内部に分化した幹細胞が存在するか否か、分化させた幹細胞の中にｉＰＳ細胞やＥＳ細胞が残留しているか否か、特定の体細胞（例えば心筋細胞）に分化させたコロニー内に他種の分化細胞が混在しているか否か等について、評価することができる。

なお、第１実施形態である光干渉断層撮影装置１の全体処理では、光干渉断層撮影装置１が、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影した後、第２対物光学系６１Ｈに切替えて撮影する例とした。これ以外に、光干渉断層撮影装置１が、第２対物光学系６１Ｈを用いて撮影した後、第１対物光学系６１Ｌに切替えて撮影するようにしてもよい。また、第１対物光学系６１Ｌと第２対物光学系６１Ｈとを交互に切替えて被撮影物体ｓｐを撮影して断層画像を得るような撮影スケジュールデータを作成し、光干渉断層撮影装置１がその撮影スケジュールデータに基づいて繰り返し対物光学系６１を切替えて撮影してもよい。

また、第２実施形態である光干渉断層撮影装置１ａの全体処理では、光干渉断層撮影装置１ａが、第１対物光学系６１Ｌを用いて撮影した後、第２対物光学系６１Ｈに切替えて撮影する例とした。これ以外に、光干渉断層撮影装置１ａが、第２対物光学系６１Ｈを用いて撮影した後、第１対物光学系６１Ｌに切替えて撮影するようにしてもよい。

また、光干渉断層撮影装置１ａは、光学スキャナ５０を備え、ＸＹ面内で測定光ＭＬの照射位置を変位させる走査を行うようにした。これにより、光干渉断層撮影装置１ａは、簡単な手順によって短時間に被測定物体ｓｐの断層画像を取得することができる。
したがって、光干渉断層撮影装置１ａによれば、簡単な手順によって短時間に被測定物体ｓｐの概略の断層画像および局所の詳細な断層画像を選択的にとらえることができる。

なお、第１実施形態および第２実施形態では、光干渉断層撮影装置１，１ａを、ＳＤ−ＯＣＴにより実現したが、これ以外にも、フーリエドメイン方式による光干渉断層撮影法（ＦＤ−ＯＣＴ）の一種であるＳＳ−ＯＣＴ（ＳｏｕｒｃｅＳｗｅｐｔＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）により実現してもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態では、光束分離部と光束合成部とを一体的に構成し光束分離合成部３０を実現する例としてキューブビームスプリッタを示した。これ以外にも、光束分離合成部３０に入射した光束を分離および合成可能な他の光学素子に置き換えてもよい。例えば、光束分離合成部３０に偏光素子を用いて、光束分離部と光束合成部とを分離的に構成してもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態では、光学スキャナ５０を用いて、測定光ＭＬをＸ方向またはＹ方向に走査させるようにした。これ以外にも、例えば、光学スキャナ５０を固定ミラーとし、ステージ７０をＸ方向またはＹ方向に走査させるようにしてもよい。この場合、固定ミラーおよびステージ７０が照射位置変更部である。

また、第１実施形態および第２実施形態では、光干渉断層撮影装置１，１ａを、マイケルソン干渉計の原理によって実現した。これ以外にも、本発明の技術的思想は、マハツェンダ干渉計の原理によって実現される光干渉断層撮影装置にも適用できる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はその実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１，１ａ光干渉断層撮影装置
２表示装置
１０，１０ａ制御部
１１スケジュール管理部
１２光源制御部
１３，１３ａ走査制御部
１４検出信号取得部
１５画像記憶部
１６，１６ａ切替制御部
１７画像供給部
１８画像解析部
２０光源
３０光束分離合成部
４０参照ミラー
５０光学スキャナ（照射位置変更部）
６０対物光学系切替部
６１Ｌ第１対物光学系（第１の対物光学系）
６１Ｈ第２対物光学系（第２の対物光学系）
７０ステージ
８０分光器
９０光検出部

Claims

光を参照光と測定光とに分離する光束分離部と、
前記測定光を被撮影物体側に導くとともに、前記被撮影物体の深さ方向に直交する面内における前記測定光の照射位置を変位させる照射位置変更部と、
第１の対物光学系と、
前記第１の対物光学系が有する開口数よりも大きな開口数を有する第２の対物光学系と、
前記第１の対物光学系および前記第２の対物光学系のいずれかを対物光学系として選択する制御部と、
前記測定光を前記被撮影物体に照射可能に、前記制御部により選択された対物光学系を配設する対物光学系切替部と、
前記測定光が前記選択された対物光学系を通過して前記被撮影物体に照射されることによって得られる戻り光と前記参照光との干渉光を得る光束合成部と、
前記干渉光に基づいて、前記被撮影物体の前記深さ方向の断面を表す断層画像を生成する断層画像生成部と、
を備えることを特徴とする光干渉断層撮影装置。
前記被撮影物体は、複数の細胞を含むコロニーが培養される試料であり、
前記第１の対物光学系は、前記コロニー単体の深さ方向全体の寸法を合焦範囲として含むとともに、前記複数の細胞それぞれを検出可能な分解能となる開口数を有し、
前記第２の対物光学系は、前記細胞単体の深さ方向全体の寸法を合焦範囲として含むとともに、前記分解能よりも高い分解能となる開口数を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮影装置。
前記制御部は、前記断層画像生成部が生成した前記断層画像に基づいて、前記第１の対物光学系および前記第２の対物光学系のいずれかを対物光学系として選択する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光干渉断層撮影装置。
前記制御部は、前記第１の対物光学系を用いて得られた干渉光に基づき生成された断層画像に基づいて、コロニーに含まれる細胞の数量を計測し、前記細胞の数量と所定の基準値の比較によって前記第２の対物光学系を選択するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光干渉断層撮影装置。
前記制御部は、前記第１の対物光学系を用いて得られた干渉光に基づき生成された断層画像に基づいて、コロニーに含まれる複数の細胞において隣り合う細胞間の距離を計測し、前記細胞間の距離と所定の基準値との比較によって前記第２の対物光学系を選択するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２〜請求項４いずれか一項に記載の光干渉断層撮影装置。
前記制御部は、前記第１の対物光学系を用いて得られた干渉光に基づき生成された断層画像に基づいて、コロニーにおける前記干渉光の強度の密度分布を計測し、前記密度分布と所定の基準値との比較によって前記第２の対物光学系を選択するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２〜請求項５いずれか一項に記載の光干渉断層撮影装置。
前記制御部は、時間または時刻に応じて、前記第１の対物光学系および前記第２の対物光学系のいずれかを対物光学系として選択する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光干渉断層撮影装置。
前記制御部は、前記密度分布において前記所定の基準値を超える領域がある場合に、前記領域に対応する三次元位置であって、前記被撮影物体内における三次元位置を取得し、取得した前記三次元位置に基づいて、前記光学スキャナおよび前記第２の対物光学系を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の光干渉断層撮影装置。